一、項(xiàng)目概述
本項(xiàng)目旨在構(gòu)建一個(gè)無需 PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)，讓 9 臺(tái)施耐德 Altivar-310 系列變頻器通過 Modbus TCP 協(xié)議直接與 HMI（人機(jī)界面）通信。HMI 作為唯一主站，所有變頻器作為從站，實(shí)現(xiàn)控制指令下發(fā)、狀態(tài)監(jiān)視與參數(shù)交互。
此方案適用于中小型自動(dòng)化設(shè)備，既能降低成本，又簡(jiǎn)化控制架構(gòu)，提高調(diào)試效率。
二、硬件準(zhǔn)備清單
| 項(xiàng)目 | 作用 | 注意事項(xiàng) |
|---|
| Altivar 310 + VW3A3616 模塊 × 9 | 為每臺(tái)變頻器提供以太網(wǎng)口 | 模塊需安裝牢固，插入變頻器通信選件槽位 |
| 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)（≥10口，百兆即可） | 構(gòu)建星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/td> | 建議選擇導(dǎo)軌式金屬殼體工業(yè)交換機(jī) |
| 屏蔽型 CAT5E/6 網(wǎng)線 | 抗干擾通訊電纜 | 單根不超過 100 米，建議屏蔽層一端接地 |
| 支持 Modbus TCP 的 HMI 觸摸屏 | 作為主站控制設(shè)備 | 推薦 Weintek、Schneider Magelis 等主流品牌 |
| 24V 直流電源（如 HMI 需供電） | 輔助電源 | 所有設(shè)備接地需共用同一 PE 地線 |
三、IP地址與Modbus地址分配建議
| 編號(hào) | 靜態(tài) IP 地址 | 子網(wǎng)掩碼 | Modbus 通訊地址 |
|---|
| 1 | 192.168.0.11 | 255.255.255.0 | 1 |
| 2 | 192.168.0.12 | 255.255.255.0 | 2 |
| … | … | … | … |
| 9 | 192.168.0.19 | 255.255.255.0 | 9 |
HMI 建議設(shè)置為 192.168.0.10，若系統(tǒng)封閉可將網(wǎng)關(guān)設(shè)為 0.0.0.0。
四、使用 SoMove 為每臺(tái)變頻器配置 IP 地址
使用網(wǎng)線將電腦與變頻器連接，并將電腦 IP 設(shè)置為與變頻器相同網(wǎng)段（如 192.168.0.100）。
打開 SoMove 軟件，選擇“Modbus TCP”連接方式，設(shè)置連接目標(biāo)為當(dāng)前變頻器 IP（出廠默認(rèn)或臨時(shí)設(shè)定 IP），通訊地址為 1。
進(jìn)入通信設(shè)置菜單 → Ethernet：
IP 模式設(shè)為“手動(dòng) (Manual)”
分別設(shè)置靜態(tài) IP（例如 192.168.0.15）
子網(wǎng)掩碼設(shè)為 255.255.255.0
網(wǎng)關(guān)設(shè)為 0.0.0.0 或根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際填寫
協(xié)議模式選“Modbus TCP（數(shù)值為0）”
設(shè)置 Modbus 從站地址：1~9
寫入?yún)?shù)后重啟變頻器，新 IP 生效。
重復(fù)以上步驟，為每臺(tái)設(shè)備配置唯一 IP 與地址。
五、HMI 通訊變量映射示例
| 功能描述 | 寄存器地址（偏移） | 數(shù)據(jù)類型 | 單位或縮放說明 |
|---|
| 啟停指令字 | 0 | 16 位 | 按位控制 |
| 主頻率設(shè)定值（Hz） | 1 | 16 位 | 0.1 Hz / 位 |
| 輸出頻率反饋 | 102 | 16 位 | 0.1 Hz / 位 |
| 運(yùn)行狀態(tài)字 | 128 | 16 位 | 按位狀態(tài) |
| 故障代碼 | 129 | 16 位 | 數(shù)值 |
注意：ATV310 的 Modbus 寄存器從 40001 起算，部分 HMI 使用“偏移0”，即寄存器 1 對(duì)應(yīng) 40001。
六、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c安裝規(guī)范
星型結(jié)構(gòu)：9 臺(tái)變頻器和 1 臺(tái) HMI 全部接入交換機(jī)。
EMC 接線要求：
標(biāo)簽與文檔：
七、系統(tǒng)調(diào)試流程
網(wǎng)絡(luò)測(cè)試：用電腦對(duì)每臺(tái)設(shè)備 IP 執(zhí)行 ping 測(cè)試，確保響應(yīng)正常。
HMI 通訊測(cè)試：
壓力測(cè)試：快速切換啟停命令，觀察各 VFD 響應(yīng)與 HMI 刷新速度是否符合預(yù)期（<200ms）。
項(xiàng)目備份：保存每臺(tái) VFD 的 SoMove 配置文件（.stm）及 HMI 工程至版本控制系統(tǒng)中。
八、性能與使用限制
| 項(xiàng)目 | 說明 |
|---|
| 最大更新頻率 | 單臺(tái)讀取10個(gè)寄存器約需2040ms，9臺(tái)輪詢刷新總周期約200400ms |
| 實(shí)時(shí)性 | 適用于操作監(jiān)控，不適合需要高速互鎖的邏輯控制（<20ms 需引入 PLC） |
| 冗余性 | 交換機(jī)故障將導(dǎo)致整體通訊中斷，可考慮采用雙冗余環(huán)網(wǎng) |
| 通信安全 | 建議將控制網(wǎng)絡(luò)隔離為獨(dú)立 VLAN，或在交換機(jī)端口設(shè)置 MAC 限制防誤插 |
九、維護(hù)與優(yōu)化建議
參數(shù)修改后，及時(shí)備份 SoMove 配置文件。
每臺(tái)變頻器外殼貼上對(duì)應(yīng)的 Modbus 地址。
對(duì) HMI 操作界面設(shè)置密碼權(quán)限，防止誤操作。
每年檢查交換機(jī)端口狀態(tài)，若有 CRC 錯(cuò)誤或風(fēng)扇積灰，應(yīng)及時(shí)更換或清潔。
十、結(jié)語
通過配置 VW3A3616 模塊，為每臺(tái) ATV310 設(shè)置獨(dú)立 IP 與 Modbus 地址，采用星型結(jié)構(gòu)與 HMI 建立直接通訊網(wǎng)絡(luò)，不僅簡(jiǎn)化了布線與控制邏輯，還節(jié)省了使用 PLC 的硬件成本。此方案特別適用于中小型設(shè)備，易于維護(hù)、部署靈活、調(diào)試友好，具有極高的實(shí)用價(jià)值。
